[发明专利]一种耗尽型半导体开关器件的驱动电路及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子开关器件，具体涉及一种耗尽型半导体开关器件的驱动电 路及其驱动方法。

背景技术

随着半导体开关器件制造技术的提高，高电子迁移率晶体管(HEMT)凭借 其自身的低阻性、高频性和高效性的特点，越来越广泛的更多的应用于功率开 关电路。现阶段的高电子迁移率晶体管(HEMT)大多数还属于耗尽型开关器件。 相对于增强型半导体开关器件，耗尽型半导体开关器件自身具有的“常通型” 特点，使其在功率开关电路的待机状态或者故障保护状态不能保持关闭状态。 这样会使开关功率电路的母线电指标处于失控状态。解决该问题的传统方法参 见图1，即在耗尽型开关器件的栅极接入电路的低电位点，漏极接入电路母线高 电位点，源极接入增强型半导体开关器件的漏极或集电极；在增强型半导体开 关器件的源极或发射极接电路母线的低电位点，通过控制增强型半导体开关器 件的栅极可以达到控制耗尽型开关器件开关状态的目的。该方法虽然具有控制 线路简单，控制效果有效的优点，但是由于增强型半导体开关器件参与主开关 器件工作，限制了电路最高工作频率，增加了电路的开关功率损耗；同时由于 增强型半导体开关器件关闭时的漏极电压由耗尽型器件的自身的关断电压决 定，在电路关断时，不能最大程度降低耗尽型开关器件的漏电流，增加了开关 电路的损耗。

发明内容

为了解决耗尽型半导体开关器件在工作过程中电路损耗大的技术问题，本 发明提供一种耗尽型半导体开关器件的驱动电路，包括开关控制单元，所述耗 尽型半导体开关器件的驱动电路还包括管理单元与信号处理单元，所述信号处 理单元的输入端与管理单元的输出端连接，以接收管理单元的输出信号，所述 信号处理单元的输出端与开关控制单元连接，以控制开关控制单元的开与闭。

上述开关控制单元由第一晶体管以及与第一晶体管连接的第二晶体管组 成；

所述管理单元的输出端设置有PWM信号输出端接口与软启动信号输出接口；

所述信号处理单元由第一信号处理单元和第二信号处理单元组成；

所述第一信号处理单元的输入端与管理单元的PWM信号输出端接口连接， 以接收管理单元的PWM信号，输出端与第一晶体管连接，输出第一驱动信号后 以控制第一晶体管的开关状态；

所述第二信号处理单元的输入端与管理单元的软启信号输出端接口连接， 以接收管理单元的软启信号；输出端与第二晶体管连接，以控制第二晶体管的 开关状态；

所述开关控制单元软启信号输出端和第二信号处理单元之间的第一节点与 开关控制单元软启信号输出端与第二晶体管直接的第二节点之间设置有软启电 容，通过管理单元经过启动延迟时间对电路软启动充电，以输出软启动信号。

上述第一节点与第二信号处理单元之间设置有与门单元。

上述第一信号处理单元中设置有负电压转换单元，对第一信号处理单元的 PWM信号与输出信号进行同相位、幅值变为在正、负之间变化的驱动电压转换； 以有效控制第一晶体管的开关状态；

所述第二信号处理单元包括比较单元、延时单元以及放大单元；将软启动 信号进行比较、延时和放大后输出第二驱动信号以控制第二晶体管的开关状态。

上述第一晶体管与第二晶体管是半导体开关晶体管，并且所述第一晶体管 的源极与所述第二晶体管的漏极相连接，所述第一晶体管的栅极与第一信号处 理单元的输出端相连，所述第一晶体管的漏极与电路母线高电位端相连接；所 述第二晶体管的漏极与所述第一晶体管的源极相连接，所述第二晶体管的栅极 与第二信号处理单元输出端相连接，第二晶体管的源极与电路母线低电位端相 连接。

上述第一晶体管是为电路主开关器件的耗尽型器件，在无驱动信号时保持 常通状态，输入驱动信号保持开关状态。

上述第二晶体管是增强型器件，在无控制信号时保持关断状态，输入饱和 驱动电压信号时保持常通状态。

上述第一信号处理单元和第二信号处理单元集成于管理单元内。

一种耗尽型半导体开关器件的驱动电路的方法，其特征在于：该方法包括以 下步骤：

步骤1)对耗尽型半导体开关器件的驱动电路加电，管理单元经过软启动时 间对电路软启电容充电，并输出软启动信号Soft；

步骤2)当步骤1中软启动信号电压触发后，管理单元输出PWM信号；软启 动信号Sof t输入第二信号处理单元；